５ 通风设计及计算在隧道运营期间，隧道内保持良好的空气和行车安全的必要条件。

为了有效降低隧道内有害气体与烟雾的浓度，保证司乘人员及洞内工作人员的身体健康，提高行车的安全性和舒适性,公路隧道应做好通风设计保证隧道良好通风。

5.１通风方式的确定隧道长度:长度为84０m,设计交通量N ＝ 11２7.４辆/小时,双向交通隧道。

单向交通隧道,当符合式(5．２．1）的条件时,应采用纵向机械通风。

6210L N ⋅≥⨯ (5.1)该隧道：远期,61127.4248400.10 2.2710L N ⋅=⨯⨯⨯=⨯＞6210⨯ 故应采用纵向机械通风。

5.2需风量的计算虎山公路隧道通风设计基本参数:道路等级 山岭重丘三级公路车道数、交通条件 双向、两车道、设计行车速度 ｖ ＝ 40 km/h ＝11.１1m/s隧道纵坡 i 1 =2% L 1 = 240 m ｉ2 = -2%L 2=60０ m平均海拔高度 H = （179.65+１8４.１1)/2 =181.8８ m隧道断面周长 L r = 30.84 隧道断面 A ｒ = ６7.26 m 2 当量直径 D ｒ ＝ 9．２5 ｍ 自然风引起的洞内风速 V ｎ= 2．5 m ／s 空气密度:31.20/kg m ρ=隧道起止桩号、纵坡和设计标高：隧道进口里程桩号为Ｋ0+1６０，设计高程181.３６米。

出口里程桩号为K1,设计高程180．58米。

隧道总长度L 为８40m 。

设计交通量：11２７.４辆／h交通组成:小客 大客 小货 中货 大货 拖挂1９.3％ 3０.１% 7.8％ 17．3% ２2．6%2.9%汽 柴 比：小货、小客全为汽油车 中货为0．６8：0.32 大客为0.７１:0.２9 大货、拖挂全为柴油车 隧道内平均温度：取20o C５．2.1 ＣO 排放量据《JTJ ０２６．1—1９9９公路隧道通风照明设计规范》中关于隧道内的CO 排放量及需风量的计算公式，行车速度分别按40ｋｍ/h 、20km/h 、1０km/h 的工况计算。

取CO 基准排放量为：30.01/co q m km =⋅辆 考虑CO 的车况系数为: 1.0a f = 据《J ＴJ026.1—1９９9公路隧道通风照明设计规范》中,分别考虑工况车速40km/h 、20ｋm/h 、10ｋm ／h,不同工况下的速度修正系数fiv 和车密度修正系数fd 如表5.1所示：表5.1 不同工况下的速度修正系数和车密度修正系数取值考虑CO 的海拔高度修正系数:平均海拔高度:181.36180.58180.972m += 取 1.45h f =考虑ＣO 的车型系数如表５．2:表５.２考虑CO 的车型系数交通量分解：汽油车:小型客车２1８,小型货车８8,中型货车133,大型客车241 柴油车：中型客车６2, 大型客车9８，大型货车255，拖挂3３ 计算各工况下全隧道CO 排放量： 按公式（5.3.1)计算，()1613.610nCOco a d h iv m m m Q q f f f f L N f ==⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⨯∑ （５.２.１） 式中CO Q ——隧道全长CO 排放量(m ³／ｓ)co q ——C Ｏ基准排放量(3/m km ⋅辆 ）,可取 30.01/m km ⋅辆 ； a f ——考虑C Ｏ的车况系数，取为1.0； d f ——车密度系数,按表5－1取值；h f ——考虑CO 的海拔高度系数,取 1.45h f = iv f ——考虑ＣO 的纵坡—车速系数，按表5-1取值； m f ——考虑C Ｏ的车型系数，按表5-2取值；n ——车型类别数；m N ——相应车型的设计交通量辆/h 。

当40/v km h =时 查表得到：q ｃｏ =0.01 , f a =1.１ , f d =1.5 ， f h =１.5 ，L 1 ＝ ２40 , Ｌ2 ＝6０0 ， f iv1 =1.０ , f iv2 =1．0 ,610.01 1.1 1.5 1.45 1.08403.610CO Q =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯()218629825533 1.088 2.513352417⨯++++⨯+⨯+⨯+⨯⎡⎤⎣⎦ 30.0181/m s =其他各种工况车速下C Ｏ的排放量用同样的方法计算,得出计算结果如表５.3:表5.3 各工况车速下的ＣO 的排放量最大CO 由上述计算可以看出，在工况车速为10km/ｈ时,C Ｏ排放量最大,为:30.0712/CO Q m s =稀释C Ｏ的需风量根据技术要求，C Ｏ的设计浓度为:正常行驶200ppm δ=，阻塞路段为300ppm δ=隧址夏季设计温度取 20o C ,换算成为绝对温度27320293T K =+= 稀释CO 的需风量按(５.3.2)公式计算:()60010CO req CO Q p TQ p T δ=⋅⋅⨯（5.2．2)式中 ()req CO Q ——隧道全长稀释CO 的需风量（m ³/ｓ)δ——CO 设计浓度（正常路段为２50p ｐm,阻塞路段为300ppm ）； 0p ——标准大气压（kN/m ²),取101.325 kN/ｍ²;T ——隧址夏季的设计气温(K ）,取 ２９３K;p ——隧址设计气压，取为 97．88０kN/m ²; 0T ——标准气温，取2７3K 。

()60.0712101.3252931020097.88273req CO Q =⋅⋅⨯3395.5/m s =5.2．２烟雾排放量取烟雾基准排放量为:22.5m /km VI q =⋅辆 考虑烟雾的车况系数为:() 1.0a VI f =依据《JTJ ０2６.1—１999公路隧道通风照明设计规范》,分别考虑工况车速80km ／h 、 6０km/ｈ、40ｋm ／ｈ、２０ｋm/h 以及交通阻塞（阻塞路段车速按1０k ｍ／h 及长度按１km 计算)时，不同工况下的速度修正系数()iv VI f 和车密度修正系数d f 如表所示：考虑烟雾的海拔高度系数平均海拔高度:181.36180.58180.972m +=，取 1.25h f =考虑烟雾的车型系数如下表5.5表5.5 考虑烟雾的车型系数按公式(5．3.３)计算各工况车速下烟雾排放量:()()()()()6113.610nDVI VI d m a VI h VI iv VI m VI m Q q f f f f L N f ==⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⨯∑ (５.2.３)式中VIQ——隧道全长烟雾排放量（ｍ³/s)VIq——烟雾基准排放量（m ³/km ⋅辆),可取2．5 m ²/km ⋅辆; ()a VI f ——考虑烟雾的车况系数，按规范取值,取 1.0; ()h VI f ——考虑烟雾的海拔高度系数，按规范查得取1．25；d f ——车密度系数，按表５-4取值；()iv VI f ——考虑烟雾的纵坡—车速系数，按表5-4取值; ()m VI f——考虑烟雾的车型系数，按表5-5取值;nD ——柴油车车型类别数。

算出各工况车速下的烟雾排放量如下表5.６:表 ５.6 各工况车速下的烟雾排放量最大烟雾排放量：由上述计算可知,在工况车速为1０（k ｍ/h)时，烟雾排放量最大，为：32.404/VI Q m s =稀释烟雾的需风量根据规范,正常时取烟雾设计浓度为K=0.00701m -，交通阻滞时取烟雾设计浓度为K=0.00901m -稀释烟雾的需风量按公式(5.３.4)计算:()VIreq VI Q Q K=（5．2.4）式中 ()req VI Q ——隧道全长稀释烟雾的需风量(m ³/s)K ——烟雾设计浓度（1m -)()32.404267.11/0.0090VI req VI Q Q m s K ===5.２.3稀释空气内异味的需风量取每小时换气次数为5次，则有：()r req A LQ nt⋅=⋅异味(５．3.５)计算得：()367.268405156.94/3600req Q m s ⨯=⨯=异味5.2.４交通阻滞时的通风量计算C Ｏ设计浓度为δ=300ｐｐｍ 烟雾设计浓度K=０．00９0 1m - 取隧道长度L=１0０0m 设计时速ｖ=10k ｍ/h 则有:交通阻滞时稀释CO 的需风量()60.0712101.3252931030097.88273req CO Q =⋅⋅⨯3263.7/m s = 交通阻滞时按烟雾排放量计算通风量()32.404267.11/0.0090VI req VI Q Q m s K ===结论综合以上计算可知，本隧道的通风量由烟雾排放量的需风量决定，为 ()3386.6/req CO Q m s =5.3通风计算5.3.１计算条件隧道长度:840m L =隧道断面面积：267.26m r A = 隧道断面周长：30.84r G m =隧道当量直径：4463.748.2730.84r r r D D m G ⨯=== 设计交通量（远期）：1127.4/h 辆 需风量:()3386.6/req CO Q m s = 隧道设计风速：()386.65.75/67.26req CO r rQ v m s A === 隧址空气密度：31.20/kg m ρ=表5.７ 损失系数5.3.２隧道内所需升压力计算(1)自然风阻力(212e r r r Lv D ρξλ⎛⎫++⋅⋅⋅ ⎪⎝⎭）: 212m e r r r Lp v D ρξλ⎛⎫∆=++⋅⋅⋅ ⎪⎝⎭ (５.3.1) 式中 e ξ——自然风阻力（N ／m ²);e ξ——隧道入口损失系数，可按规范取值,取０．６;r v ——自然风作用引起的洞内风速，取2~3 m/ｓ,取3；ρ——空气密度,取1．2kg/m ³L ——隧道长度r λ——隧道壁面摩阻损失系数,可按规范取值，取0.０2； r D ——隧道断面当量直径,计算得9.25r D m =; r A ——隧道净空断面积(m ²)， r G ——隧道断面周长。

(2)通风阻抗力(r p ∆）：212r e r r r L p v D ρξλ⎛⎫∆=++⋅⋅⋅ ⎪⎝⎭(5.3．2）式中r v ——隧道设计风速(m/s ）, 6.07/r v m s =(3）交通通风力（t p ∆):2()()2m t t r r A p n v v A ρ++∆=⋅⋅⋅- (5.3.3-1）式中t p ∆——交通通风力；n +——隧道内与r v 同向的车辆数,()3600t N Ln v +++⋅=⋅; (5.3.３-2）()t v +——与r v 同向的各工况车速（m ／s)m A ——汽车等效阻抗面积(m ²) 11(1)m cs cs cl clA r A r A ξξ=-⋅⋅+⋅⋅(5.3.3-3） 式中cs A ——小型车正面投影面积（ｍ²)，可取2.13 m ²; cl A ——大型车正面投影面积(m ²)，可取5.37 m ²；csξ——小型车空气阻力系数，可取0.5；cl ξ——大型车空气阻力系数，可取１.0； 1r ——大型车比例,为０．5５6 。